Estratégia biotecnológica aumenta potência e reduz tempo de ação de bioinseticidas

Pesquisadores desenvolveram estratégia para aumentar a eficácia de bioinseticidas à base da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt). O estudo revelou que a manipulação de enzimas envolvidas na degradação da parede celular da bactéria pode aumentar bastante a secreção da proteína Vip3A.

A Vip3A pertence ao grupo das proteínas vegetativas inseticidas produzidas pela Bt durante sua fase de crescimento. Ao contrário das conhecidas toxinas Cry, sintetizadas na fase esporulante, Vip3A atua por outro mecanismo. Não apresenta resistência cruzada com Cry e possui espectro ampliado contra lepidópteros.

O desafio enfrentado pela comunidade científica era a retenção de Vip3A no interior da célula bacteriana, mesmo após o uso de promotores genéticos fortes. A saída encontrada agora foi intervir no sistema de secreção da proteína, focando nas enzimas chamadas hidrolases da parede celular (CWHs).

Entre essas enzimas, a mureína transglicosilase MltE destacou-se. Sua superexpressão fragilizou a parede celular da bactéria e aumentou a liberação de vesículas de membrana, estruturas que transportam proteínas como a Vip3A para o meio externo. O resultado foi um aumento expressivo na concentração da toxina no caldo de fermentação em 12 horas.

Os testes com lagartas de Spodoptera exigua mostraram o impacto dessa inovação. O caldo de cultivo da cepa modificada com MltE, diluído quatro vezes, foi capaz de causar até 70% de mortalidade funcional nas larvas após apenas meio dia de fermentação. Em comparação, uma cepa previamente modificada por outro método precisou de 36 horas para atingir efeito semelhante.

Além da eficiência, o novo método propõe uma redução no tempo de fermentação. Isso representa um ganho considerável para a produção em escala industrial de bioinseticidas, podendo reduzir custos e aumentar a competitividade frente a produtos sintéticos.

A pesquisa também reforça uma linha de estudos sobre vesículas de membrana em bactérias Gram-positivas. Até recentemente, considerava-se que esse grupo não produzia tais estruturas devido à espessura da parede celular. No entanto, o trabalho com Bt sugere que alterações no equilíbrio enzimático da parede podem favorecer a formação de vesículas, com implicações além da toxicologia agrícola.

O time também observou que outras proteínas além da Vip3A – como a fosfolipase C e a hemolisina HBL – aumentaram sua presença nas vesículas da cepa modificada, sugerindo que a técnica pode ser útil para a produção de diversas proteínas recombinantes.

O estudo não identificou envolvimento de genes de fago ou outros mecanismos extrínsecos de estresse celular, como ocorre em outras bactérias. Isso indica que a modulação das CWHs sozinha pode induzir a formação de vesículas em Bt, abrindo novas possibilidades biotecnológicas.

A equipe sugere que os diferentes tipos de CWHs exercem efeitos distintos na parede celular, dependendo do local onde atuam. Hidrolases que quebram ligações glicosídicas ou amídicas, como MltE, BioL e YgiM, favoreceram a secreção de Vip3A. Já enzimas como EnvC e YkfC, que agem sobre ligações peptídicas, mostraram o efeito oposto.

Os autores propõem que o processo de liberação de vesículas e proteínas pode estar ligado à dinâmica da divisão celular e à reestruturação da parede bacteriana. Embora mais estudos sejam necessários, a hipótese é que determinadas enzimas “abram espaço” físico na parede celular, facilitando a formação e liberação das vesículas.

Fonte: Revista Cultivar, publicado em 17/06/2025

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